2015年1月，太空探索技术公司首席执行官马斯克提出“星链”计划，描绘了未来军民两用空间基础设施的前景和蓝图，计划打造由1.2万颗低轨道小卫星构成的互联网星座，旨在为全球用户提供全天候、高速率、低成本的卫星通信和互联网服务。

2016年11月15日，太空探索技术公司向美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission，FCC）提出“星链”星座一期建设规划申请，如表1所示。

2018年11月8日，太空探索技术公司向美国联邦通信委员会提出申请，把计划部署在1150km轨道高度的卫星降低至550km，并把1.0版卫星数量由1600颗减少到1584颗，于2019年4月26日获得批准。

2020年4月17日，太空探索技术公司提交进一步修改星座布局的申请，把计划部署在1100～1325km轨道高度的卫星降低至540～570km，并把1.5版卫星数量由2825颗减少到2824颗，于2021年4月27日获得批准。

“星链”星座一期修改后的建设情况，如表2所示，在低轨道部署4408颗，分两个阶段：第一阶段发射1.0版卫星1584颗，覆盖除南北极以外的大部分地区；第二阶段发射1.5版卫星2824颗，实现全球组网覆盖。

2017年3月1日，太空探索技术公司向美国联邦通信委员会提出申请，二期计划在335～345km轨道高度部署2.0版卫星7518颗，组成更完整的低轨道星座，以实现1.2万颗的部署目标。2020年5月26日，美国联邦通信委员会代表太空探索技术公司向国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）提交申请，“星链”星座二期计划部署30000颗卫星。2021年8月，太空探索技术公司向美国联邦通信委员会提交“星链”星座二期修改申请，计划在328～614km的9个轨道层部署29988颗卫星。

2022年12月1日，美国联邦通信委员会对太空探索技术公司的“星链”星座二期申请作出裁定，只准许部署7500颗2.0版卫星，轨道高度分布在525、530、535km，其余暂缓决定。“星链”星座二期将进一步提高星座容量与传输能力，有利于降低通信时延并增加低纬度地区的带宽。

由于低轨道空间仍存在稀薄空气阻力，且地球是一个不规则球体，引力不均衡，这些因素导致低轨道卫星会缓慢脱离轨道进入大气层，通常低轨道卫星有效寿命约5年。据统计，“星链”卫星故障率约8%，几乎每天都有卫星离轨。

太空探索技术公司的“星链”卫星通过“分步走”策略来减小技术难度，每一代又分多个步骤，经历5年积累了大量经验和数据后，才逐步拉开第二代卫星组网的序幕。

1.“星链”1.0版卫星

2019年11月，首批60颗1.0版卫星发射成功。该型卫星重量269kg，“猎鹰”-9号火箭一次可发射60颗。卫星采用单翼太阳能板，展开面积约60m2；搭载Ku、Ka频段通信载荷，单星通信容量约20Gb/s，全系统数据吞吐量可达100Tb/s。用户与地面信关站必须处于同一颗卫星波束覆盖范围时才能完成接入，当卫星高度为550km时，单颗卫星覆盖半径约500km，平均每4min切换一次卫星，导致通信速率不稳定，无法承载海量战场数据通信。

太空探索技术公司在2019～2021年发射30批1.0版卫星，共1678颗，其中含2批极轨道卫星13颗。

2.“星链”1.5版卫星

2021年9月，首批51颗1.5版卫星发射成功。该型卫星重量295kg，“猎鹰”-9号火箭一次可发射53～56颗。卫星采用单翼太阳能板，展开后长约11m，总面积约23m2；拥有星间激光链路与4个激光通信模块，能够与同一轨道的前后2颗卫星和左右相邻轨道的2颗卫星进行通信，确保任意两个方向上的通信不中断，目前可靠星间通信距离在1000～2000km，如图3所示。卫星加装星间激光链路后，卫星之间无需经过地面信关站可直接传输数据，由于不需频繁切换卫星，数据传输能力显著增强，服务范围大幅度扩大，但仍需通过地面信关站接入互联网才能交换信息。

太空探索技术公司在2021～2023年发射58批1.5版卫星，共2996颗。

3.“星链”2.0mini版卫星

“星链”2.0mini版卫星是“星链”1.5版和“星链”2.0版之间的一个过渡版卫星，可由“猎鹰”-9号火箭发射，每次仅能发射20～24颗，可以兼容未来的“星链”2.0版星座。

2023年2月27日，首批21颗2.0mini版卫星发射成功。该型卫星重约800kg，长4.1m、宽2.7m；采用2块太阳能板，展开后长约30m，总面积约116m2。与1.5版卫星相比，2.0mini版卫星增加了更多更强的相控阵天线，并为地面信关站的回程链路增加了E频段，通信容量提高了4倍。

截止2024年9月19日，太空探索技术公司在2023～2024年发射104批2.0mini版卫星，共2286颗。

4.“星链”2.0版卫星

“星链”2.0版卫星于2021年8月具备发射条件，但囿于“超重-星舰”运输系统进展缓慢而未能正式发射。“星链”2.0版卫星重约1250kg，长约7m，宽约3m；采用2块太阳能板，展开后长约47m，宽约6.36m，总面积约257m2。该型卫星在Ku、Ka频段的基础上，增加了V频段，容量可达200Gb/s，可用带宽是1.0版和1.5版的7～10倍。采用“超重-星舰”运输系统发射，一次可发射110～120颗。2.0版卫星的轨道更低，能够提供更低时延，能够与智能手机直接进行双向通信。

“星盾”计划由美国国防部牵头，在“星链”星座的基础上面向美军量身打造的安全卫星网络，是增强作战人员太空架构的重要组成部分。“星盾”计划旨在为美国及其盟友提供全球范围内的持续监视、远程侦察、安全通信、战场信息感知等服务，将助力美军夺取低轨道空间先发优势，全面提升应对大国竞争的太空作战能力。

１.基本情况

2022年12月1日，美国联邦通信委员会批准太空探索技术公司部署7500颗“星链”2.0版卫星。2日，太空探索技术公司推出“星盾”计划。“星盾”计划构建一个国家安全专用的低轨道星座，是一个机密间谍卫星网络，由带有成像传感器的大型卫星和用于数据传输的众多卫星组成，能抵御来自主要太空大国的攻击。这标志着太空探索技术公司正式成为美国政府和国防承包商，代表“星链”卫星向军事化、武器化应用迈出关键一步。

“星盾”计划旨在开发最强大、最多样、最具弹性的天基情报、监视和侦察系统，为美国政府和军方提供增强的地球成像能力和对地面活动连续覆盖。美军能够迅速捕捉全球任何地方地面活动的连续图像，从而为情报和军事行动提供帮助，显著提高美军在任何地方快速定位潜在目标的能力。

“星盾”计划采用模块化设计，可规模化批量化部署，按需灵活搭载不同军用载荷，满足不同任务需求。“星盾”系统使用额外的加密算法，托管机密级有效载荷，可安全处理重要数据。“星盾”系统可与“星链”星座组网，基于卫星链路快速传输军用侦察和指挥控制数据。“星链”卫星采用星间激光链路，其星间激光通信终端是当前轨道空间运行规模最大的通信激光器，可以集成到美国盟友及伙伴的卫星上，以便纳入“星盾”系统，提供互操作性。其他军用卫星平台搭载“星链”通信模块后，也可连接至“星盾”系统中，实现互联、互通和互操作。

从2020年底太空探索技术公司发射第一批“星盾”卫星开始，到2024年9月，总计发射9次“星盾”卫星，共78颗，其中美国太空发展局跟踪层第0期首批4颗卫星、国家侦察局4次任务64颗。预计2024年，太空探索技术公司还会发射3次同类任务，均为国家侦察局专门部署“星盾”卫星的任务。

２.主要功能

为了更好地满足美国安全部门对卫星互联网日益增长的需求，“星盾”系统采用“星链”2.0版卫星，在数据安全、载荷兼容、互联互通等方面获得进一步加强，搭载军用级载荷，主要完成卫星通信、对地观测、有效载荷托管等任务，提升美军天基信息支援能力。

一是卫星通信。对“星链”卫星现有能力进行常规技术升级，使用安全性更高的通信模块，可为美国政府部门提供可靠安全的全球加密通信。基于“星盾”系统的服务，美军可在专用网络中独享专用带宽、加密设备、保密线路等军用属性的通信服务，并在必要时可以占用民用线路扩展其带宽并实现应急备份，大幅度提升利用信息化手段的作战能力，有利于各军种在复杂电磁环境中达到战略配合和联合作战效果。

二是对地观测。这是为“星盾”计划研发的全新扩展功能，卫星配备光学传感器或合成孔径雷达，执行地面探测和侦察任务。利用卫星的数量规模与轨位优势，通过接力侦察可实时跟踪地面移动目标，将处理后的数据直接发送给用户，有效提升美军对地面目标实时定位、跟踪和监控能力。

三是有效载荷托管。这是为“星盾”计划研发的全新扩展功能，采取通用化电源和数据加密手段，基于通用化低轨道卫星搭载侦察、打击等任务载荷，可提供托管机密级载荷和安全处理数据，拓展导弹预警、电子战等功能，以满足美国政府与军队最苛刻的要求。

作为全球最大的低轨道卫星互联网星座，“星链”星座具有显著优势和特点，包括隐含的战略价值链。

在“星链”卫星研发和制造过程中，马斯克十分强调成本控制。在研发方面，马斯克提出了一系列科研工程方法，在保证质量的情况下降低成本。例如，采用平板式设计，可大幅度增加单次发射的卫星数量，如图4所示；采用霍尔推进器替代传统推进器，并采用稀有气体作为助推剂；太阳能板采用单面设计减少机械组件数量。这些措施在一定程度上降低了“星链”卫星的成本，每颗卫星造价约30万美元，可快速实现卫星低成本规模化生产。

太空探索技术公司采用可重复运载火箭发射“星链”卫星，目前的“猎鹰”-9号火箭采用“一箭多星”发射与最先进的回收技术，可大幅度降低发射成本，单颗卫星的发射成本低于50万美元。未来，采用“超重-星舰”运输系统，将进一步降低航天运输成本，单颗卫星的发射成本有望降低到5万美元，有利于强化美国在商业航天发射市场的主体地位。同时，太空探索技术公司还在不懈努力，试图回收整流罩等，进一步降低发射成本。

“星链”星座采用低轨道分布式架构，具有庞大的卫星数量，通过数量优势可提高星座的弹性，即使部分卫星被摧毁，剩余卫星仍可以支撑整个星座，极大地提高在复杂战场环境中的生存能力。此外，太空探索技术公司具备快速研制与发射能力，可快速补充卫星，实现星座迭代升级。

“星链”星座可提供全球卫星通信、卫星互联网等服务。

一是卫星通信。目前移动通信已经发展到5G网络，仍是基于一定密度的地面基站提供服务，而地面基站的覆盖范围有限。现役军用通信卫星覆盖范围无法满足日益拓展的全域战场，在复杂战场环境中的信号强度较弱，制约了以无人作战为代表的新型作战样式的效能发挥。“星链”星座可以较好地解决此问题，同时可在全球范围内保证相当可观的通信速率，必要时还可调配卫星大幅度提高重点地区的通信质量。

二是卫星互联网。目前，全球互联网市场尚存在庞大的空白区域，到2025年，全世界仍有约40%的人无法上网。航空、远洋、野外、灾难和战争等场景中的信号薄弱或空缺，为卫星互联网提供了用武之地。“星链”星座具有轨位优势，可向全球用户提供卫星互联网服务。

“星链”星座具有高速率、低时延、全球覆盖等特点，在海上、民航、铁路、金融投资等商业领域具有超强竞争力。目前，“星链”卫星服务包括“家庭版”“商业版”“旅行版”“航海版”“军用版”等，可提供定制化、多样化和智能化卫星通信和卫星互联网服务，并与多领域相融合，将会有更多的商业应用场景，并带来可观的商业价值。

一是海上服务。专为海上运输和远洋船只设计，海上人员能够获得稳定的网络连接。2023年4月，太空探索技术公司宣布，“星链”卫星网络实现对全球海域的通信覆盖能力，主要面向远洋邮轮、豪华游艇、货轮或海上资源勘探平台等，“皇家加勒比”邮轮公司等超过150艘游轮已开通“海上星链”卫星服务。6月，澳大利亚Speedcast公司与Lindblad Expeditions邮轮公司签订了一份多年的续约合同，并将“星链”卫星服务添加到其通信服务中。9月，太空探索技术公司和卢森堡SES公司达成合作协议，为游轮运营商等海事用户提供卫星通信和互联网服务。10月，丹麦马士基集团与太空探索技术公司合作，为330余艘货轮安装“星链”卫星终端，不仅可满足船员日常通信和流媒体网络需求，还可使船舶实现数字化运营愿景。同月，日本三井商船株式会社决定在233艘远洋船舶上引入“星链”卫星通信服务。

二是空中服务。用于飞机上的互联网连接，让乘客在飞行途中能够享受高速互联网服务。太空探索技术公司开通了“星链航空”服务，可为航空公司提供高速、低时延、全球联网的飞行互联网。JSX航空公司作为“星链”卫星全球首个航空客户，自2023年1月为全部客机配备“星链”卫星机载连接系统，为乘客提供免费的互联网服务。根据乘客测试数据显示，客机在飞行过程中，“星链”卫星网络的连接速度可达160Mb/s，基本可满足视频通话和流媒体观看。目前，“星链”已为JSX航空、夏威夷航空、波罗的海航空和ZIPAIR航空提供空中互联网服务。

三是铁路服务。2023年5月，太空探索技术公司与美国Brightline铁路公司达成合作，计划在佛罗里达州部分城市的10辆列车上提供免费“星链”卫星互联网服务。Brightline公司作为首家使用“星链”卫星网络的客运铁路公司，将为用户提供流媒体、在线游戏、视频通话等高速率互联网服务。

四是金融投资服务。受制于目前的通信技术和手段，全球各大外汇交易市场的商品交易价格并不能做到同步变动，往往会产生约100ms的时延。“星链”星座的星间激光链路速度比光纤高，可减少几十毫秒的时延，这对一秒内成交量高达数亿美元的高频交易具有极大诱惑力，对全球金融投资行业将产生重大影响。由于“星链”卫星通信路由转发次数减少、天基链路总长度较短，卫星通信在跨洋长距离通信中的时延较海底光缆低，以上海至纽约为例，大约1.5×104km，“星链”卫星传播速度是光纤通信网络1.67倍，时延约30ms。

“星链”星座是美国弹性太空体系建设的重要一环，数量众多、载荷多样、终端使用便捷，具有网络规模庞大、覆盖范围广、传输容量大、通信时延低等优势，可大幅度提升天基信息资产的抗干扰能力、战场生存能力与作战支援能力。

尽管马斯克一再表示“星链”星座不会取代传统的地面电信网络，但其市场潜力和野心不容小觑。“星链”星座具有居高临下的轨位优势，2个抛物面碟形天线用于星间激光链路，4副相控阵平板天线用于下行和上行波束，可面向全球用户提供通信服务，如图5所示。

“星链”1.0、1.5版卫星工作在Ku频段（10.7～18.1GHz）、Ka频段（26.5～40GHz），且1.5版卫星具有星间激光链路。“星链”2.0版卫星工作在V频段（40～75GHz），增加了E频段，可用带宽增加3倍，可极大地提高“星链”卫星的通信容量、频率可用性和重用率，从而增加“星链”卫星服务的用户数量。“星链”卫星建立了全域立体的通信网络，满足高容量高速率的通信要求，工作频率如表3所示。

地面信关站通常位于靠近用户群体的地方，以减少通信时延，负责在卫星与地面互联网骨干网络之间传输数据。典型的“星链”卫星地面信关站工作在Ka频段，配置8个1.52m口径天线。用户终端，就是用户通过专用的天线连接到“星链”卫星网络，这些天线通过电动机进行自动调整，确保持续跟踪和连接到最优的卫星，如图6所示。

“星链”1.0版卫星之间必须通过地面信关站才能通信，导致“星链”卫星服务区域受限。自2021年9月，“星链”1.5版卫星搭载激光通信组件，卫星之间可以直接通信，真正实现全球通信能力。星间激光链路让卫星能够起到中继站的作用，利用激光或射频应答器来相互和向地面信关站传送数据，从而缩短数据从采集到交给用户的时间。随着“星链”卫星具备星间激光通信能力，通过接力方式实现任意卫星之间高速率互联互通，为提供全区域低时延卫星通信服务奠定了基础。“星链”2.0版卫星具备跨轨道通信能力，可与不同轨道的卫星或地面信关站传递信息。

地球同步轨道卫星的时延约477ms，实际使用中可达600ms。“星链”卫星的数据传输速度是真空中光速的97%，星间激光链路明显快于地面光纤通信网络的传输速度，使全域态势感知与决策的同步融合成为现实，远超常规国际互联网的性能。“星链”卫星部署在距地面约500km的低轨道，与用户终端、地面信关站之间的通信时延约25ms，几乎与现有光纤通信网络同等数量级，标准化宽带终端的下载速率达400Mb/s，能更好地满足战场即时通信需求，对高速运动的武器平台尤为重要。

“星链”卫星采用波束成形技术，让卫星将其传输集中在特定的方向上，从而增加信号的强度，减少来自其他来源的干扰，使卫星能够更有效地与地面站进行通信，并具有更大的带宽。“星链”卫星遭受网络干扰与攻击后，凭借太空探索技术公司规模化制造和低成本发射技术，能够对卫星进行及时补充；同时通过“软件定义网络”技术，可快速更新软件代码，修复系统漏洞，具备较强的抗网络攻击能力，能够阻止对手发起的网络攻击行动，确保用户与互联网的稳定连接。这些能力与措施赋予“星链”星座更好的灵活性、快速重构及抗毁伤能力。高端战争中，在军用与民用通信遭受严重网电干扰情况下，“星链”星座可提供卫星通信和互联网服务，确保重要信息传输。

“星链”1.5版以后的卫星采用星间激光链路，网关和用户使用微波通信，地面终端和卫星之间采用P2P通信协议实现数据传输，加密的通信数据分散存储于多个数据模块中，从而有效提高通信数据的安全性。